Применение ArtCAM при проведении реставрационных работ художественного рельефа

Евгений Семин

Введение

Проведение реставрационных работ

Заключение

Введение

В художественных мастерских очень часто возникает необходимость сохранить или оставить копию художественного рельефа, чтобы в дальнейшем его можно было в точности повторить. Конечно, изделие можно сфотографировать с разных сторон, а затем по этим данным изготовить его вновь. Но в таком случае обязательно вкрадется масса неточностей, несоответствий с изделием, выполненным рукой автора. Другой вариант — снять форму с изделия, применяя специальные материалы, например такие, как гипс или пластичные виксинт, пластилин. В этом случае можно получить формы с обратным, негативным изображением рельефа, по которым в дальнейшем довольно просто можно получить копию изделия с большой степенью точности. Именно этот метод используется в большинстве художественных мастерских. Но такие формы, как и само изделие, недолговечны и занимают в мастерских много места, к тому же найти в большом количестве нужную форму очень трудно (проблема каталогизации). Кроме того, возникают сложности при необходимости внесения изменений и при масштабировании рельефа. В данной статье приведен метод решения описанных проблем при помощи системы ArtCAM.

Проведение реставрационных работ

Постановка задачи Описание рельефа

Предлагаемый метод достаточно универсален и особенно актуален при работе либо с очень большими объектами, когда получить цельную форму всего изделия сложно, так как приходится работать по частям, либо, наоборот, с очень мелкими изделиями. К тому же при использовании данной технологии снижается риск повредить реставрируемое изделие, поскольку физический контакт осуществляется только на стадии сканирования. Все последующие операции реставрации производятся только с электронной моделью объекта.

Перед автором была поставлена задача отреставрировать, получить гальваническую копию изделия и создать на основе рельефа камею.

Оригинал представляет собой рельеф, выполненный из гипса. На реставрацию он поступил расколотым на шесть фрагментов (рис. 1). Для начала необходимо получить представление об изделии в целом. Соединив части в единое целое, мы определяем габариты рельефа: 165x105 мм, высота рельефа в наивысшей точке составляет 30 мм. Рельеф имеет следующие дефекты:

Рис. 1

• мелкие трещины;
• трещины, образованные сколотыми краями при соединении изделия в единое целое;
• выбоины;
• отсутствуют некоторые фрагменты.

Сканирование

Далее нужно получить точную компьютерную модель объекта, подлежащего реставрации. Существует несколько способов оцифровки рельефа. В нашем случае наиболее целесообразно применить механический сканер, так как изделие представляет собой рельеф на плоскости (рис. 2), при котором механическое сканирование дает более точный результат. Сканирование выполняем на станке Roland MDX-15 при помощи входящего в его комплект программного обеспечения. Поскольку габариты рельефа больше рабочей области станка, сканирование осуществляем по частям, при этом задается шаг 0,2 мм. В результате получаем цифровую модель рельефа в формате pix. Этот файл передаем в систему ArtCAM для проведения реставрационных работ.

Рис. 2

В ArtCAM в окне 2D (рис. 3) мы открываем полутоновое изображение рельефа. Принцип построения полутонового изображения: чем выше находится точка рельефа, тем более светлый оттенок ей придается, чем ниже — тем соответственно оттенок темнее. Таким образом, все дефекты, поскольку они были получены в результате разрушения и исчезновения материала, выделены более темным тоном. Это свойство может оказаться полезным для контроля результатов проведения реставрационных операций.

Рис. 3

Соединение отсканированных частей

Для начала необходимо сохранить отсканированную часть как рельеф (рис. 4). Затем открываем модель, к которой будет происходить присоединение (рис. 5). Увеличиваем рабочую плоскость (добавляем границы). Загружаем рельеф, при необходимости масштабируем, поворачиваем, подгоняем границы соединяемых объектов, выбираем метод объединения по наибольшему и нажимаем команду «Вставить». На 3D-виде проверяем результат. Возможно, потребуется выровнять рельефы по высоте — для этого в методе объединения задаем начальную высоту. Сохраняем полученную модель.

Рис. 4

Рис. 5

Устранение мелких трещин

Мелкие дефекты, такие как небольшие сколы и трещины, можно исправлять при помощи интерактивного скульптора, манипулируя операциями сглаживания, размытия, удаления и наложения. При этом лучше выполнять движение инструмента в направлении распространения определенного оттенка серого, пересекающего дефектную область рельефа, то есть по форме изделия. В этом случае не будет нарушаться исходный рельеф. Для контроля изменения полутонового изображения следует включить закраску цветом — использовать цвета 2D-вида (рис. 6).

Рис. 6

Результат работы функции интерактивного скульптора показан на рис. 7.

Рис. 7

Устранение выбоин и больших трещин

Более серьезные разрушения необходимо достраивать при помощи векторов. Выбоины и большие трещины на равномерно изменяющихся поверхностях можно достроить следующим образом:

• создать два параллельных сечения с двух сторон от выбоины. При необходимости полученные векторы можно отредактировать. Эти два вектора будут заданы как направляющие (рис. 8);

Рис. 8

• создать сечение перпендикулярно направляющим и построить образующую. Возможно, для более точного построения понадобится создать две образующие;
• применить вытягивание по двум векторам (рис. 9);

Рис. 9

• сгладить поверхность при помощи интерактивного скульптора, учитывая направление формы. Для больших, протяженных трещин данные операции следует проводить в несколько этапов на небольших отрезках — за счет этого достигается более высокая точность.

Результат применения метода показан на рис. 10.

Рис. 10

Построение утерянных фрагментов

Утерянные фрагменты можно восстановить по фотографиям, предоставленным заказчиком. Бывают случаи, когда форма фрагмента легко угадывается благодаря окружающему его рельефу. При этом элемент строится векторами, затем применяется редактор форм или вытягивание по двум векторам, вращение, выдавливание.

Для создания показанного на рис. 11 фрагмента используем выдавливание. Для этого сделаем сечение, которое будет являться формообразующим, и создадим направляющую (рис. 12). Полученный фрагмент необходимо сгладить при помощи функции интерактивного скульптора (рис. 13).

Рис. 11

Рис. 12

Рис. 13

Для построения утерянных фрагментов возможно также применение редактора форм. Для этого векторами создаем контуры рельефа. Затем заливаем контуры различными цветами и назначаем трехмерную форму к цвету в редакторе форм (рис. 14).

Рис. 14

Пакет ArtCAM также позволяет получить фотореалистичное изображение отреставрированного изделия (рис. 15), что является ценным материалом для согласования работы с заказчиком.

Рис. 15

Для продуктивной работы мастерской желательно сформировать базу данных, где будут храниться сведения об имеющихся рельефах и созданных для них управляющих программах. Фотореалистичные изображения можно использовать для формирования портфолио, а также для публикации работ мастерской в Интернете. При наличии большой коллекции рельефов можно заняться созданием разного рода сувенирной продукции — естественно, если это не противоречит закону о защите авторских прав.

Изготовление копии рельефа методом гальванопластики

Для получения гальванической копии изделия была создана управляющая программа. Преимущество данной технологии с использованием системы ArtCAM состоит также в том, что можно с легкостью создать управляющую программу как для основной, так и для обратной (негативной) формы для получения изделия. То есть мы можем сразу выполнить макет изделия из недорогого материала для предоставления образца заказчику. Если заказчика удовлетворяет результат реставрационных работ, мы делаем обратную форму для осаждения металла методом гальванопластики. Если у заказчика возникнут какие-либо замечания или пожелания, можно внести изменения еще до выполнения работы в металле — естественно, это позволяет значительно сэкономить как время, так и деньги.

Изготовление медальона

ArtCAM позволяет легко масштабировать и компоновать объекты. Так на основании вышеописанного в этой работе рельефа был получен медальон, представленный на рис. 16. Рассмотрим этапы его создания.

Сначала необходимо увеличить рабочее поле (добавить границу). Затем создадим при помощи векторов овальную рамку вокруг рельефа. Измерим на 3D-виде максимальную высоту рельефа. При помощи редактора форм поднимем рамку на высоту, равную максимальной высоте рельефа. Далее открываем «Задать размер модели». Вводим значения размеров будущего медальона.

Теперь нужно создать управляющую программу:

• задаем размеры заготовки;
• выбираем стратегию обработки;
• вводим в поле «Точность» значение 0,01;
• выбираем инструмент;
• задаем шаг обработки.

ArtCAM позволяет визуализировать созданную управляющую программу. Результатом визуализации является виртуально изготовленная модель при заданных параметрах обработки. При этом изображение достаточно точно соответствует модели изделия, полученной в результате обработки на станке. Также рассчитывается и время обработки.

Заключение

В данной работе была показана возможность применения системы ArtCAM для проведения реставрационных работ рельефов. При помощи ArtCAM можно реставрировать как крупногабаритные, так и мелкие рельефы. Единственное ограничение — рельеф должен быть без поднутрений. Основным преимуществом применения описанного метода является то, что все операции производятся над виртуальной моделью. Полученный рельеф можно легко масштабировать и изменять. Система ArtCAM очень удобна при работе с заказчиком. Можно внести дополнения и, сделав визуализацию, оценить их эстетические качества изделия еще до воплощения его в материале.

САПР и графика 5`2007